第1节 绪论 辐射度学和光度学基本概念

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1、前言光电检测是信息时代的关键技术信息技术:微电子信息技术（电集成）、光子信息技术（光集成）、光电信息技术（光电集成）。感测技术、通信技术、人工智能与计算机技术、控制技术。信息的产生和获取、转换、传输、控制、存储、处理、显示光电信息技术以光电子学为基础,以光电子器件为主体,研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。它涉及到：1、光电源器件（包括激光器）和可控光功能器件及集成2、光通信和综合信息网络3、光频微电子4、光电方法用于瞬态光学观测5、光电传感、光纤传感和图象传感6、激光、红外、微光探测，定向和制导7、光电精密测试，在线检测和控制

2、技术8、混合光电信息处理、识别和图象分析9、光电人工智能和机器视觉10、光（电）逻辑运算和光（电）计算机及光电数据存储11、生物光子学检测与测量光电传感器：基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种光电器件将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出。光电检测技术：是利用光电传感器实现各类检测。它将被测量的量转换成光通量,再转换成电量，并综合利用信息传送和处理技术，完成在线和自动测量光电检测系统光学变换光电变换电路处理光电检测技术光学变换时域变换：调制振幅、频率、相位、脉宽空域变换：光学扫描光学参量调制：光强、波长、相位、偏振形成能被光电探测器接收，便

3、于后续电学处理的光学信息。光电变换光电/热电器件（传感器）、变换电路、前置放大将信息变为能够驱动电路处理系统的电信息（电信号的放大和处理）。电路处理放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、微机与接口、控制。例：空调机测量控制室温空气被测对象：被测信息：检测器具：操作过程：室内空气温度温度传感器---热电阻、热电偶热敏电阻电信号处理显示空调机返回光电检测系统变换电路光电传感光源光学系统被测对象光学变换电信号处理存储显示控制光学变换电路处理光电检测技术的特点高精度：从地球到月球激光测距的精度达到1米。高速度：光速是最快的。远距离、大量程：遥控、

4、遥测和遥感。非接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进行测量。寿命长：光电检测中通常无机械运动部分，故测量装置寿命长，工作可靠、准确度高，对被测物无形状和大小要求。数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能力。光电检测技术的应用一、在工业生产领域的应用在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….现代工程装备中，检测环节的成本约占50~70%二、检测技术在日常生活中的应用三、检测技术在军事上的应用美军研制的未来单兵作战武器夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标。四、检测技术在国防领域的应用1.地基拦截器2.早期预警系统3.前沿

5、部署(如雷达）4.管理与控制系统5.卫星红外线监测系统监测系统:探测和发现敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨道；拦截器：能识别真假弹头，敌友方五、在石油勘探领域的应用井间地震资料地面地震资料第一章光电检测应用基础辐射度学和光度学基本概念√光电效应光电探测器的噪声和特性下页半导体基础知识返回郎伯余弦定律黑体辐射定律下页上页返回1.1辐射度学和光度学基本概念1.辐射度学基本物理量(2)辐[射]功率或辐射能通量Φe:单位时间内通过一定面积发射、传播或接受的能量，又称辐[射]功率，是辐射能的时间变化率。单位：瓦［Ｗ］(3)辐[射]强度Ie点辐射源在给定方向上

6、通过单位立体角内的辐射通量。单位：［W/Sr](1)(1)辐射能Qe:一种以电磁波的形式发射、传播或接受的能量。单位：焦耳[J]立体角立体角Ω是描述辐射能向空间发射、传输或被某一表面接收时的发散或会聚的角度，定义为：以锥体的基点为球心作一球表面，锥体在球表面上所截取部分的表面积dS和球半径r平方之比。式中，为天顶角；为方位角；dd分别为其增量。立体角的单位是球面度(sr)dsrdddo(4)辐[射]亮度或辐射度Le:辐射表面定向发射的辐射强度。单位：［W/m2•Sr］(2)(5)辐[射]出[射]度Me:扩展辐射源单位面积所辐射的通量（

7、也称辐射本领。单位：［W/m2］(3)(6)辐[射]照度Ee:投射在单位面积上的辐射通量。单位：［W/m2］(4)2.光度学基本物理量光度量和辐射度量的定义、定义方程是一一对应的。光度量是针对可见光波段而言.视见函数暗视觉明视觉(1)光通量ΦV:光强度为1cd的均匀点光源在1sr内发出的光通量。单位：流明［lm］(5)(2)发光强度IV发出波长为555nm的单色辐射，在给定方向上的发光强度规定为1cd。单位：坎德拉（Candela）［cd］，它是国际单位制中七个基本单位之一。(6)(3)亮度LV(7)LV单位:cd/m2(坎德拉每平方米)(4)光出

8、射度MV(8)(5)照度EV单位面积所接受的入射光的量，单位：勒克斯［lx］，相当于1平方米面积上接受到1个流明的光通量。